近日，美国宾夕法尼亚大学（Upenn）的科学家们开发出了一种低成本的3D打印设备可以快速检测寨卡（Zika）病毒。据悉这个3D打印的检测装置只有一个苏打水罐大小，成本仅2美元，而且无需用电，也不用专业技术人员操作。患者只需提供一份唾液样本。当遗传分析检测到病毒存在时，装置中可变色的燃料将变成蓝色。
据称，这种快速、准确的诊断对于可能受感染的孕妇尤其重要，而目前唯一得到认可的病毒检测方式需要高度敏感的实验室设备，十分不便。因此，能够在野外使用的诊断工具将成为人们战胜寨卡病毒疫情的一个关键。

目前，科学家们在发表于《Analytical Chemistry》的一份研究报告上介绍了这个设计和他们的测试效果。据天工社了解，这项研究是由该校机械工程和应用力学系研究助理教授刘长春和Haim Bau教授带领的团队进行的。
据天工社了解，通过化验检测Zika病毒本身的遗传物质被认为是诊断这一病毒的黄金标准。而其替代办法，比如针对人体内产生的对该病毒的抗体进行的检测是不够的，因为对于那些已经被感染但是尚未产生足够抗体的患者来说，可能会产生虚假的阴性结果；在另一方面如果测试对象因其它疾病产生类似的抗体的话，也会获得虚假的阳性结果。
而这种从病毒本身寻找相应的RNA片断的测试则被称为逆转录聚合酶链反应，或简称为RT-pcr技术。这种测试技术可以避免上述两个问题。但是RT-pcr技术需要在装备精良的实验室里进行。病人样本中的病毒基因片断必须放大，或进行反复复制，直到达到它们可以被检测到的水平，这中间通常涉及到多个精确的温度变化过程。
据称，要使这种测试更加方便，或者易于携带，其中的基因片段放大环节是最主要的障碍，为此，宾夕法尼亚大学的科学家们找到了一种被称为RT-LAMP（逆转录环介导等温扩增）的替代技术，这种技术只需要将样品放在特定温度下，而不需要像RT-PCR那样通过多个精确的温度变化进行循环。
不过，作为简化该基因放大过程的代价，RT-LAMP需要更多专门的“引物”，即一些短的基因片段以匹配测试病毒靶基因的特定区。

“尽管在技术文献中有用于RT-PCR技术的寨卡病毒引物，但是针对RT-LAMP技术的却没有。”Bau说。“所以，通过数据挖掘，我们确定了寨卡病毒基因组与其它已知病原体不同的高度保守序列，然后设计出适当的引物以识别此序列。”
“与此同时，”刘长春说：“我们用3D打印技术开发了一个低成本的即时检验（point-of-care）系统，这个系统由诊断盒子和处理器组成。这个盒子能够分离、浓缩和净化核酸并进行酶扩增。最终的测试结果能够通过一种染料的颜色变化直观地显示出来。”

宾夕法尼亚大学研究助理教授刘长春

随后，科学家们还研究了如何在不使用电力的情况下使样品保持在必要的温度下。他们的解决方案包括热水瓶、使用类似军用口粮那样通过化学反应自行加热的元件，和用于吸收多余热量的蜡状物质。研究人员还3D打印了一个盖子放在 热水瓶的顶部，以固定住所有的测试部件。
一旦病人的唾液样本被引入盒子，整个测试大约需要40分钟才能完成。研究人员们通过将自己的唾液掺入病毒样验证了其效果。结果显示其灵敏度相当于RT-PCR检测。未来科学家还将尝试通过一种荧光染料和集成智能手机相机来量化病毒含量。
据悉，刘长春和Haim Bau在2015年还因为其在即时检验分子诊断方面的工作获得了One Health奖。
延伸阅读：《高中生用3D打印助力科学家攻克Zika病毒》
（编译自Upenn）来源：天工社

近日，美国宾夕法尼亚大学（Upenn）的科学家们开发出了一种低成本的3D打印设备可以快速检测寨卡（Zika）病毒。据悉这个3D打印的检测装置只有一个苏打水罐大小，成本仅2美元，而且无需用电，也不用专业技术人员操作。患者只需提供一份唾液样本。当遗传分析检测到病毒存在时，装置中可变色的燃料将变成蓝色。
据称，这种快速、准确的诊断对于可能受感染的孕妇尤其重要，而目前唯一得到认可的病毒检测方式需要高度敏感的实验室设备，十分不便。因此，能够在野外使用的诊断工具将成为人们战胜寨卡病毒疫情的一个关键。

目前，科学家们在发表于《Analytical Chemistry》的一份研究报告上介绍了这个设计和他们的测试效果。据天工社了解，这项研究是由该校机械工程和应用力学系研究助理教授刘长春和Haim Bau教授带领的团队进行的。
据天工社了解，通过化验检测Zika病毒本身的遗传物质被认为是诊断这一病毒的黄金标准。而其替代办法，比如针对人体内产生的对该病毒的抗体进行的检测是不够的，因为对于那些已经被感染但是尚未产生足够抗体的患者来说，可能会产生虚假的阴性结果；在另一方面如果测试对象因其它疾病产生类似的抗体的话，也会获得虚假的阳性结果。
而这种从病毒本身寻找相应的RNA片断的测试则被称为逆转录聚合酶链反应，或简称为RT-pcr技术。这种测试技术可以避免上述两个问题。但是RT-pcr技术需要在装备精良的实验室里进行。病人样本中的病毒基因片断必须放大，或进行反复复制，直到达到它们可以被检测到的水平，这中间通常涉及到多个精确的温度变化过程。
据称，要使这种测试更加方便，或者易于携带，其中的基因片段放大环节是最主要的障碍，为此，宾夕法尼亚大学的科学家们找到了一种被称为RT-LAMP（逆转录环介导等温扩增）的替代技术，这种技术只需要将样品放在特定温度下，而不需要像RT-PCR那样通过多个精确的温度变化进行循环。
不过，作为简化该基因放大过程的代价，RT-LAMP需要更多专门的“引物”，即一些短的基因片段以匹配测试病毒靶基因的特定区。

“尽管在技术文献中有用于RT-PCR技术的寨卡病毒引物，但是针对RT-LAMP技术的却没有。”Bau说。“所以，通过数据挖掘，我们确定了寨卡病毒基因组与其它已知病原体不同的高度保守序列，然后设计出适当的引物以识别此序列。”
“与此同时，”刘长春说：“我们用3D打印技术开发了一个低成本的即时检验（point-of-care）系统，这个系统由诊断盒子和处理器组成。这个盒子能够分离、浓缩和净化核酸并进行酶扩增。最终的测试结果能够通过一种染料的颜色变化直观地显示出来。”

宾夕法尼亚大学研究助理教授刘长春

随后，科学家们还研究了如何在不使用电力的情况下使样品保持在必要的温度下。他们的解决方案包括热水瓶、使用类似军用口粮那样通过化学反应自行加热的元件，和用于吸收多余热量的蜡状物质。研究人员还3D打印了一个盖子放在 热水瓶的顶部，以固定住所有的测试部件。
一旦病人的唾液样本被引入盒子，整个测试大约需要40分钟才能完成。研究人员们通过将自己的唾液掺入病毒样验证了其效果。结果显示其灵敏度相当于RT-PCR检测。未来科学家还将尝试通过一种荧光染料和集成智能手机相机来量化病毒含量。
据悉，刘长春和Haim Bau在2015年还因为其在即时检验分子诊断方面的工作获得了One Health奖。
延伸阅读：《高中生用3D打印助力科学家攻克Zika病毒》
（编译自Upenn）来源：天工社